步進梁式加熱爐余熱綜合利用研究

1、 步進梁式加熱爐余熱綜合利用研究 楊智勇 姚群（中冶華天工程技術(shù)有限公司，安徽馬鞍山 243005）Study on comprehensive utilizing remaining energy of Walking-beam Furnace Zhi-yong YANG(Huatian Engineering Technology Co., Ltd, MCC, Maanshan ,Anhui 243005, China)ABSTRACT: Based on energy-conservation and safety operation, the text has explained th

2、at there is those potential remaining energy in the whole Walking-beam furnace system , and how remaining energy of Walking-beam Furnace is made us of under the present technological condition. Finally, systematic theory and new technology are applied to utilize high-efficiently potential remaining

3、energy of the whole Walking-beam furnace system, on base of remaining energy utilization system operated safely and steadily.KEY WORDS: walking-beam furnace; remaining energy utilizing; evaporation cooling摘要：從節(jié)能和安全生產(chǎn)兩方面出發(fā)，闡述了整個步進梁式加熱爐系統(tǒng)潛在的余熱和這些余熱利用的現(xiàn)狀。最后詳細地說明了在保障整個余熱利用系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上，如何運用系統(tǒng)的理論和新的技術(shù)將潛在的

4、余熱進行梯級高效綜合利用。關(guān)鍵詞：步進梁式加熱爐；余熱利用；汽化冷卻1.引言在這幾年國內(nèi)大力發(fā)展鋼鐵工業(yè)的過程中，鋼鐵工業(yè)已經(jīng)成為國內(nèi)第一能耗和排放大戶，但我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能技術(shù)的普及還很低，重點企業(yè)的噸鋼能耗與國際先進水平相比還高出2030%。而目前，國家在立法和發(fā)展節(jié)能經(jīng)濟上作出了很大努力，對鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排的指標也作出了具體的要求，而各家重點鋼鐵企業(yè)也在響應(yīng)國家節(jié)能降耗的產(chǎn)業(yè)政策，走發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，節(jié)約能源、改善環(huán)境、提升企業(yè)綜合素質(zhì)的路子。這樣，冶金爐（包括高爐、轉(zhuǎn)爐、電爐、加熱爐）余熱利用技術(shù)作為重大的節(jié)能技術(shù)取得長足的進步，其中步進梁式加熱爐汽化冷卻技術(shù)在我國上個世紀90年代末才開始運

5、用，而目前這項技術(shù)已作為成熟技術(shù)運用各個鋼鐵企業(yè)，但步進梁式加熱爐汽化冷卻回收得到的一般為0.8MPa或1.27MPa飽和蒸汽，這種二次能源得到回收后僅僅沖入鋼鐵企業(yè)低壓蒸汽管網(wǎng)，有的甚至放空, 沒有得到綜合有效的利用，大大降低了這項技術(shù)的經(jīng)濟性，同時步進梁式加熱爐煙氣經(jīng)過煙道中的空氣預(yù)熱器后，排煙溫度仍然有360，這部分潛在余熱白白被浪費了。從系統(tǒng)角度出發(fā)，在保障整個余熱利用系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)上，運用新的技術(shù)手段將這兩部分余熱進行高效綜合運用，將會大大提高余熱利用的經(jīng)濟性，為鋼鐵企業(yè)降本增效作出真正的貢獻。2.現(xiàn)有的步進梁式加熱爐汽化冷卻技術(shù)現(xiàn)以山東某鋼廠一座中型步進梁式加熱爐為例對現(xiàn)有

6、的步進梁式加熱爐汽化冷卻技術(shù)進行說明： 加熱爐能力：額定產(chǎn)量180t/h（冷裝） 絕熱層完好時平均產(chǎn)汽量：5.0t/h絕熱層脫落10時蒸汽產(chǎn)量：9.5t/h蒸汽額定設(shè)計壓力：1.27MPa蒸汽額定設(shè)計溫度：194 額定煙氣量：64000Nm3/h 空預(yù)器后排煙溫度：360 其汽化冷卻裝置的循環(huán)及蒸汽系統(tǒng)簡圖如下：本汽化冷卻裝置中汽包下部水空間的水經(jīng)循環(huán)泵加壓后，達到冷卻需要的安全流速，流經(jīng)爐底固定梁和爐底活動梁，被爐內(nèi)高溫煙氣加熱，部分水汽化，汽水混合物再回到汽包，汽包內(nèi)設(shè)汽水分離裝置，汽水混合物被分離成汽和水，飽和汽從汽包上部流出送到下游用戶，水又回到汽包下部水空間進入下一輪循環(huán)。整個循環(huán)系

7、統(tǒng)的阻損通過循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)置的循環(huán)泵來克服，為了爐底水梁在加熱爐連續(xù)加熱鋼坯時的安全性，共設(shè)置了兩臺電動循環(huán)泵，一臺柴油機循環(huán)泵。在系統(tǒng)運行過程中，只有一臺電動循環(huán)泵在運行，另一臺電動循環(huán)泵作為備用，另外柴油機循環(huán)泵在失去廠用電的情況下自動啟動，以保證加熱爐爐溫從1200左右降到250左右這個過程中爐底水梁的安全。目前，國內(nèi)步進梁式加熱爐，采用汽化冷卻技術(shù)，都是這種設(shè)備配置形式，以山東某鋼廠一座中型步進梁式加熱爐為例，電動循環(huán)泵功率為110KW,是整個汽化冷卻系統(tǒng)中最大的耗能設(shè)備。回收得到的1.27MPa飽和蒸汽送入蒸汽管網(wǎng)，遠距離送到下游用戶，而用戶要求的蒸汽參數(shù)約為0.3MPa0.5MPa左

8、右，回收的余能沒有得到有效利用，而在非采暖季節(jié)，此鋼廠蒸汽過剩，打開汽包上部的放散閥進行放散，回收的余能沒有得到利用；另外，加熱爐煙氣經(jīng)過煙道中的空氣預(yù)熱器后，煙溫約360，然后經(jīng)過煙囪排放?，F(xiàn)有的汽化冷卻技術(shù)，對這兩部分余熱沒有進行高效利用。3.步進梁式加熱爐余熱綜合利用技術(shù)針對上面循環(huán)泵的配置特點，將上面回收得到的蒸汽以及360煙溫余焓整合到一個系統(tǒng)進行綜合利用，步進梁式加熱爐余熱綜合利用技術(shù)方按簡圖如下：在本系統(tǒng)運行過程中，工業(yè)汽輪機驅(qū)動循環(huán)泵作為工作泵，另一臺電動循環(huán)泵作為備用，另外柴油機循環(huán)泵在失去廠用電的情況下自動啟動，這三種不同驅(qū)動的循環(huán)泵功能明確，配置合理，完全能保證爐底水梁的

9、安全。同時能源能梯級綜合利用，在加熱爐煙道尾部的空氣預(yù)熱器之后設(shè)置過熱器，過熱器為逆流式1-2型殼管式換熱器，煙氣走殼程，煙氣通過換熱器降溫后再通過煙囪排入大氣，減少熱污染；蒸汽走管程，飽和蒸汽通過換熱器升溫后變成過熱蒸汽，再送入背壓式工業(yè)汽輪機，產(chǎn)生的動力用來驅(qū)動循環(huán)水泵，背壓蒸汽再送入蒸汽管網(wǎng)，送到下游低壓蒸汽用戶。步進梁式加熱爐余熱綜合利用循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備配置情況如下：(1) 1-2型殼管式換熱器： 蒸汽進口壓力：1.27MPa(g)蒸汽出口壓力：1.20MPa(g)飽和蒸汽入口含水率（質(zhì)量）：3蒸汽進口溫度：194蒸汽出口溫度：280300蒸汽正常平均流量：5.0t/h煙氣側(cè)設(shè)計進口溫度：

10、360煙氣側(cè)設(shè)計出口溫度：310330煙氣側(cè)阻力損失：150Pa煙氣量：64000Nm3/h(2) 背壓式工業(yè)汽輪機： 型號：B0.15-13/7 功率：150Kw 進汽參數(shù)：1.27 MPa(a)進汽溫度：280310排汽壓力：0.7 MPa(g)排汽溫度：190210汽耗：33.3kg/Kw.h(3) 循環(huán)泵 流量：400m3/h 揚程：65m 臺數(shù)：3臺 其中一臺電動機驅(qū)動 一臺柴油機驅(qū)動 一臺工業(yè)汽輪機驅(qū)動(4) 汽包 規(guī)格：DN1600 L=6000 額定設(shè)計壓力：1.3 MPa 額定設(shè)計溫度：200(5) 步進裝置規(guī)格：左右側(cè)立式步進裝置各一組另外，在加熱爐煙風系統(tǒng)中，為防止空氣預(yù)

11、熱器前煙溫超溫，在煙道內(nèi)設(shè)置摻冷風機一臺，摻冷風機自動運行，保護空氣換熱器，稀釋風機的風量通過其入口的百頁窗閥門自動調(diào)節(jié)。同時本系統(tǒng)也將利用已有的摻冷風機調(diào)節(jié)進過熱器的煙溫，防止進口煙溫過高；在進工業(yè)汽輪機蒸汽管道另設(shè)旁通，在汽輪機不能正常運行時蒸汽此旁路直接并入廠網(wǎng)。4. 結(jié)論語 節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，是國家對鋼鐵行業(yè)最迫切的要求，但節(jié)能減排是一個系統(tǒng)工程，利用步進梁式加熱爐汽化冷卻技術(shù)是其中的一個環(huán)節(jié)，目前這項技術(shù)回收得到的二次能源沒有得到綜合有效的利用，大大降低了這項技術(shù)的經(jīng)濟性，本方案從二次能源有效利用的角度出發(fā)，本著安全生產(chǎn)原則，對目前國內(nèi)步進梁式加熱爐強制循環(huán)汽化冷卻系統(tǒng)進行進一步的深入分析，提出了一個更加節(jié)能的系統(tǒng)。本步進梁式加熱爐余熱綜合利用技術(shù)和原有步進梁式加熱爐汽化冷卻技術(shù)相比，每套每小時